CN115253670B - 一种使用氨水加速锰基催化剂催化降解甲醛的方法 - Google Patents

一种使用氨水加速锰基催化剂催化降解甲醛的方法 Download PDF

Info

Publication number
CN115253670B
CN115253670B CN202210933913.3A CN202210933913A CN115253670B CN 115253670 B CN115253670 B CN 115253670B CN 202210933913 A CN202210933913 A CN 202210933913A CN 115253670 B CN115253670 B CN 115253670B
Authority
CN
China
Prior art keywords
formaldehyde
manganese
reactor
catalyst
based catalyst
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN202210933913.3A
Other languages
English (en)
Other versions
CN115253670A (zh
Inventor
崔大祥
王敬锋
袁伟杰
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shanghai National Engineering Research Center for Nanotechnology Co Ltd
Original Assignee
Shanghai National Engineering Research Center for Nanotechnology Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Shanghai National Engineering Research Center for Nanotechnology Co Ltd filed Critical Shanghai National Engineering Research Center for Nanotechnology Co Ltd
Priority to CN202210933913.3A priority Critical patent/CN115253670B/zh
Publication of CN115253670A publication Critical patent/CN115253670A/zh
Priority to PCT/CN2022/139574 priority patent/WO2024027077A1/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN115253670B publication Critical patent/CN115253670B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D53/00Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/34Chemical or biological purification of waste gases
    • B01D53/74General processes for purification of waste gases; Apparatus or devices specially adapted therefor
    • B01D53/86Catalytic processes
    • B01D53/8668Removing organic compounds not provided for in B01D53/8603 - B01D53/8665
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02ATECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
    • Y02A50/00TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE in human health protection, e.g. against extreme weather
    • Y02A50/20Air quality improvement or preservation, e.g. vehicle emission control or emission reduction by using catalytic converters

Abstract

本发明公开了一种使用氨水加速锰基催化剂催化降解甲醛的方法,使用MnO2或者过渡金属Cr、Cu、Zn掺杂的MnO2作为研究的催化剂,当使用0.01g的锰基催化剂,在1.0 mg/m3的初始甲醛浓度下,仅添加少许的氨水即可以实现甲醛的完全分解。本发明涉及的方法不仅具有工艺操作简单、绿色安全且成本低的特点,还可以实现规模连续化生产,具有明显的经济效益和环境效益。

Description

一种使用氨水加速锰基催化剂催化降解甲醛的方法
技术领域
本发明属于环境洁净领域,涉及到一种使用氨水加速锰基催化剂催化降解甲醛的方法,使用氨水在金属纳米颗粒的催化下加速甲醛催化去除的方法。
技术背景
造成室内空气污染公认具有代表性的是化学物质甲醛,室内甲醛主要来源于建筑材料、家具、人造板材、各种黏合剂涂料和合成纺织品等等。甲醛为较高毒性的物质,在我国有毒化学品优先控制名单上甲醛高居第二位,它已经被世界卫生组织确定为致癌和致畸形物质,是公认的变态反应源,也是潜在的强致突变物之一。鉴于室内甲醛污染的问题,进行甲醛的去除尤为重要。室内甲醛的去除方法主要有通风法、生物法、吸附法、光降解法、催化氧化法等等。二氧化锰(MnO2)具有较高的催化氧化性、稳定性,且成本较低而成为广泛研究的催化剂,同时通过掺杂过渡金属,能够有效降低二氧化锰的使用成本,还能够提高表面积,增加活性氧、改善氧化还原性能。
研究表明,在氧化锰晶体中掺杂Cu, Zn, Cr,Co等组分,能够显著提高催化降解甲醛的性能。Liu 等人在Applied Clay Science(2018, 161, 265-273)报道,在锰氧化物中掺入Cu离子后,在250℃温度下甲醛的转化率高达90%,可以有效氧化为CO2、H2O等成分。尽管研究取得了一些进展,但是仍然存在一定的问题,主要表现在室温下甲醛的分解率仍旧较低,应用场景容易受到工艺因素的影响,等等。因此,如何将甲醛分子高效地催化氧化分解无疑是对研究者们的一大挑战,同时在室温下将甲醛分解去除,将对环境自洁领域产生非常重要的影响。
发明内容
为克服室温下MnO2催化剂分解甲醛效率低下的问题,本发明目的在于:提供一种使用氨水加速甲醛催化分解降解的方法。
本发明使用MnO2以及改性的MnO2为催化剂研究对象,在甲醛氛围里加入少许的氨水至催化剂的表面,以提高甲醛的转化效率。本发明涉及的方法不仅具有工艺操作简单、绿色安全且成本低的特点,可以实现规模连续化生产,具有明显的经济效益和环境效益。该技术方案为:
1、一种使用氨水加速锰基催化剂催化降解甲醛的方法,其反应过程为:称取适量的锰基催化剂放入特定的反应器中,反应器与气相色谱相连。首先,在高真空条件下对锰基催化剂进行吸附物脱除处理;接着,利用真空压力差向反应器中通入已经干燥过的甲醛气体,静置半小时;随后向催化剂表面中滴入少量氨水,使所述的氨水投入量与锰基催化剂的质量比范围为1:10;利用气相色谱在线检测甲醛的浓度变化,计算样品的甲醛去除率,去除率可达100%。
所述的反应器是指一端密闭一端开口的硬质玻璃管或者石英管;
所述的锰基催化剂为MnO2催化剂,或者Cr、Cu或Zn等过渡金属掺杂的MnO2催化剂,过渡金属成分占催化剂的含量为10wt%;
所述的锰基催化剂的反应投入量范围为0.01~0.05 g;
所述的甲醛反应物初始浓度范围为1.0~5.0 mg/m3
本发明提供了一种使用氨水在纳米氧化锰催化剂的催化下加速甲醛分解去除的方法。使用MnO2或者过渡金属Cr,Cu,Zn等掺杂的MnO2作为研究的催化剂,使用氨水加速进行甲醛的分解去除。当使用氨水改变甲醛的使用环境为弱碱性后,催化剂表面的弱碱度将有利于甲醛的响应和分解,能够使反应效率提高4倍以上。本发明方法操作简单,仅仅使用氨水充当碱液进行操作,基于独特的纳米锰基催化剂表面进行弱碱性改变,能够有效提高甲醛的转化分解率。
附图说明
图1为Cr/MnO2催化剂在有无添加氨水情况下催化分解甲醛的反应效果对比图。
具体实施方式
下面结合具体的实施例对本发明作进一步说明:
实施例1
一种使用氨水加速锰基催化剂催化降解甲醛的方法,按下述步骤:
1)称取锰基催化剂0.01g的10%Cr/MnO2催化剂放入反应器中,反应器与气相色谱相连;
2)反应步骤:在高真空条件下对锰基催化剂进行吸附物脱除处理半小时;接着,利用甲醛释放仪根据真空压力差向反应器中通入已经干燥过的甲醛气体,静置半小时,使反应器中甲醛反应物初始浓度范围为1.0 mg/m3;随后,向催化剂表面中滴入1.0 ml氨水;反应4小时,利用气相色谱在线检测甲醛的浓度变化,计算样品的甲醛去除率。
图1为Cr/MnO2催化剂在有无添加氨水情况下催化分解甲醛的反应效果图,从气相色谱的检测结果可以看出:在投入了氨水后,Cr/MnO2催化剂的活性有了显著提高,反应4小时后,甲醛的转化率可达到100%,而未加氨水的催化剂的甲醛转化率仅仅达到18%左右。可见,氨水投入后,催化剂的活性增加了4倍以上,这主要是由于氨水的添加改变了催化剂的表面形成弱碱性,致使活性有了较大的提高。
实施例2
一种使用氨水加速锰基催化剂催化降解甲醛的方法,按下述步骤:
1)称取锰基催化剂商业化的10%Cu/MnO2催化剂0.01g放入反应器中,反应器与气相色谱相连;
2)先在高真空条件下对锰基催化剂进行吸附物脱除处理半小时,将该Cu/MnO2表面的吸附物进行脱除处理;接着,利用甲醛释放仪根据真空压力差向反应器中通入已经干燥过的甲醛气体,静置半小时,使反应器中甲醛反应物初始浓度范围为1.0 mg/m3;随后,向催化剂表面中滴入1.0 ml氨水,所述的氨水投入量与锰基催化剂的质量比范围为1:10;反应4小时,利用气相色谱在线检测甲醛的浓度变化,计算样品的甲醛去除率。
测量结果表明,少许的碱性氨水投入后,10%Cu/MnO2催化剂能够显著提高甲醛的催化分解效果。
实施例3
一种使用氨水加速锰基催化剂催化降解甲醛的方法,按下述步骤:
1)称取商业化的锰基催化剂10%Zn/MnO2催化剂0.01g放入反应器中,反应器与气相色谱相连;
2)在高真空条件下对锰基催化剂脱除半小时,将Zn/MnO2表面的吸附物进行脱除处理;接着,利用甲醛释放仪根据真空压力差向反应器中通入已经干燥过的甲醛气体,静置半小时,使反应器中甲醛反应物初始浓度范围为1.0 mg/m3;随后,向该催化剂表面中滴入1.0 ml氨水;反应4小时,利用气相色谱在线检测甲醛的浓度变化,计算样品的甲醛去除率。
测量结果表明,少许的碱性氨水投入后,10%Zn/MnO2催化剂能够显著提高甲醛的催化分解效果。

Claims (4)

1.一种使用氨水加速锰基催化剂催化降解甲醛的方法,其特征在于,称取0.01g锰基催化剂放入反应器中,反应器与气相色谱相连,首先,在真空条件下对锰基催化剂进行吸附物脱除处理;接着,利用真空压力差向反应器中通入已经干燥过的甲醛气体,静置半小时;随后,向催化剂表面中滴入1.0 ml氨水;利用气相色谱在线检测甲醛的浓度变化,计算样品的甲醛去除率;
所述的反应器是指一端密闭一端开口的硬质玻璃管或者石英管;
所述的锰基催化剂为MnO2催化剂,或者包括Cr、Cu或Zn过渡金属掺杂的MnO2催化剂,过渡金属成分占锰基催化剂的含量为10wt%;
所述的甲醛反应物初始浓度范围为1.0~5.0 mg/m3
2.根据权利要求1所述使用氨水加速锰基催化剂催化降解甲醛的方法,其特征在于,按下述步骤:
1)称取锰基催化剂0.01g的10%Cr/MnO2催化剂放入反应器中,反应器与气相色谱相连;
2)反应步骤:在高真空条件下对锰基催化剂进行吸附物脱除处理半小时;接着,利用甲醛释放仪根据真空压力差向反应器中通入已经干燥过的甲醛气体,静置半小时,使反应器中甲醛反应物初始浓度范围为1.0 mg/m3;随后,向催化剂表面中滴入1.0 ml氨水;反应4小时,利用气相色谱在线检测甲醛的浓度变化,计算样品的甲醛去除率。
3.根据权利要求1所述使用氨水加速锰基催化剂催化降解甲醛的方法,其特征在于,按下述步骤:
1)称取锰基催化剂商业化的10%Cu/MnO2催化剂0.01g放入反应器中,反应器与气相色谱相连;
2)先在高真空条件下对锰基催化剂进行吸附物脱除处理半小时,将该Cu/MnO2表面的吸附物进行脱除处理;接着,利用甲醛释放仪根据真空压力差向反应器中通入已经干燥过的甲醛气体,静置半小时,使反应器中甲醛反应物初始浓度范围为1.0 mg/m3;随后,向催化剂表面中滴入1.0 ml氨水,反应4小时,利用气相色谱在线检测甲醛的浓度变化,计算样品的甲醛去除率。
4.根据权利要求1所述使用氨水加速锰基催化剂催化降解甲醛的方法,其特征在于,按下述步骤:
1)称取商业化的锰基催化剂10%Zn/MnO2催化剂0.01g放入反应器中,反应器与气相色谱相连;
2)在高真空条件下对锰基催化剂脱除半小时,将Zn/MnO2表面的吸附物进行脱除处理;接着,利用甲醛释放仪根据真空压力差向反应器中通入已经干燥过的甲醛气体,静置半小时,使反应器中甲醛反应物初始浓度范围为1.0 mg/m3;随后,向该催化剂表面中滴入1.0ml氨水;反应4小时,利用气相色谱在线检测甲醛的浓度变化,计算样品的甲醛去除率。
CN202210933913.3A 2022-08-04 2022-08-04 一种使用氨水加速锰基催化剂催化降解甲醛的方法 Active CN115253670B (zh)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210933913.3A CN115253670B (zh) 2022-08-04 2022-08-04 一种使用氨水加速锰基催化剂催化降解甲醛的方法
PCT/CN2022/139574 WO2024027077A1 (zh) 2022-08-04 2022-12-16 一种使用氨水加速锰基催化剂催化降解甲醛的方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210933913.3A CN115253670B (zh) 2022-08-04 2022-08-04 一种使用氨水加速锰基催化剂催化降解甲醛的方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN115253670A CN115253670A (zh) 2022-11-01
CN115253670B true CN115253670B (zh) 2024-02-13

Family

ID=83748642

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202210933913.3A Active CN115253670B (zh) 2022-08-04 2022-08-04 一种使用氨水加速锰基催化剂催化降解甲醛的方法

Country Status (2)

Country Link
CN (1) CN115253670B (zh)
WO (1) WO2024027077A1 (zh)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115253670B (zh) * 2022-08-04 2024-02-13 上海纳米技术及应用国家工程研究中心有限公司 一种使用氨水加速锰基催化剂催化降解甲醛的方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104324589A (zh) * 2014-07-24 2015-02-04 胡怀远 空气净化剂
CN105268452A (zh) * 2015-11-12 2016-01-27 西安石油大学 介孔负载型铜锰复合氧化物催化剂、制备及催化方法
CN108816244A (zh) * 2018-05-30 2018-11-16 华南理工大学 一种催化氧化降解甲醛的纳米碳基复合材料及其制备方法与应用
CN114588892A (zh) * 2022-03-22 2022-06-07 扬州海华环境技术有限公司 一种钛改性的锰基催化剂及其制备方法

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0716467A (ja) * 1993-06-18 1995-01-20 Mitsui Toatsu Chem Inc マンガン銅系酸化触媒の再生方法
CN106824172A (zh) * 2016-12-09 2017-06-13 湖北工业大学 处理废水中低浓度甲醛的催化剂组合物制备方法及应用
CN109894124A (zh) * 2017-12-08 2019-06-18 中国科学院上海硅酸盐研究所 一种铜锰尖晶石氧化物及其制备方法和应用
WO2019121200A1 (en) * 2017-12-22 2019-06-27 Lumileds Holding B.V. A manganese catalyst for catalyzing formaldehyde oxidation and the preparation and use of the same
CN109759054A (zh) * 2019-02-25 2019-05-17 中国计量大学 一种室温分解甲醛的纳米催化剂复合材料及其制备方法
CN110841627B (zh) * 2019-11-09 2021-12-03 上海纳米技术及应用国家工程研究中心有限公司 稀土修饰的吸附富集-催化氧化双功能催化剂及其制备方法和应用
CN111437874A (zh) * 2020-03-02 2020-07-24 珠海格力电器股份有限公司 除甲醛催化剂及其制备方法和应用
JP2022086986A (ja) * 2020-11-30 2022-06-09 住友化学株式会社 ホルムアルデヒド分解用触媒およびアセトアルデヒド除去用触媒
CN113663667B (zh) * 2021-07-16 2023-03-21 华南理工大学 一种基于过渡金属改性的锰基复合催化剂及其制备方法和应用
CN115253670B (zh) * 2022-08-04 2024-02-13 上海纳米技术及应用国家工程研究中心有限公司 一种使用氨水加速锰基催化剂催化降解甲醛的方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104324589A (zh) * 2014-07-24 2015-02-04 胡怀远 空气净化剂
CN105268452A (zh) * 2015-11-12 2016-01-27 西安石油大学 介孔负载型铜锰复合氧化物催化剂、制备及催化方法
CN108816244A (zh) * 2018-05-30 2018-11-16 华南理工大学 一种催化氧化降解甲醛的纳米碳基复合材料及其制备方法与应用
CN114588892A (zh) * 2022-03-22 2022-06-07 扬州海华环境技术有限公司 一种钛改性的锰基催化剂及其制备方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
氧化锰催化氧化甲醛的研究进展;田华;贺军辉;;化学通报(02);全文 *
纳米锰钛催化剂制备及其光催化降解甲醛的研究;侯素霞;;邢台职业技术学院学报(03);全文 *

Also Published As

Publication number Publication date
WO2024027077A1 (zh) 2024-02-08
CN115253670A (zh) 2022-11-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102198405A (zh) 一种净化室内甲醛用的复合催化剂及其制备方法
CN102895969A (zh) 一种甲醛室温氧化催化剂的制备方法
CN115253670B (zh) 一种使用氨水加速锰基催化剂催化降解甲醛的方法
CN113144894B (zh) 常温常压可视化降解甲醛及VOCs的功能材料及其制备方法
CN110270379B (zh) 一种MnOx-MOF-Gr复合材料及其制备方法和应用
CN108940304A (zh) 一种Mn/Ce/Cu基低温等离子体催化剂及制备与应用
CN1680018A (zh) 甲醛分解剂及其制备方法
CN105921146B (zh) H2O2快速还原法制备Mn基金属氧化物催化剂及其在VOCs低温催化燃烧中的应用
CN109012759B (zh) MnO2/TiF催化剂及其制备方法
CN104475094A (zh) 一种室温下非光催化净化空中气甲醛的硅藻泥墙壁材料
CN107626295A (zh) 一种用于脱除hcn和cos气体的类水滑石催化剂的制备方法
CN110102302B (zh) 一种羰基硫净化用催化剂及其制备方法和应用
CN109364912A (zh) 碱土金属离子取代oms-2催化剂及其制备方法和应用
CN112717951B (zh) 一种高分散钌基催化剂的制备方法及其在含氯挥发性有机污染物净化中的应用
CN107597183B (zh) 一种脱硝催化剂的制备方法
CN114832838A (zh) 负载金属/硫-过硫酸盐的生物炭复合材料及其制备与应用
CN114956297A (zh) 一种La2CuO4催化氧化处理甲醛废水的方法
CN113683178A (zh) 一种催化氧化法去除废水中甲醛的方法
CN112657558A (zh) 等离子体改性催化剂在脱除硫化氢、磷化氢、砷化氢中的应用
CN113477228B (zh) 一种接枝负载改性生物炭的制备方法及应用
CN113634235B (zh) 一种羟基羧酸盐改性纳米活性碳材料及其制备方法和应用
CN112547047A (zh) 一种利用冷冻干燥法制备纳米二氧化锰催化剂的方法
CN112642433B (zh) 一种二维片状多孔复合氧化物的制备方法及其在含氯挥发性有机污染物控制中的应用
CN114210314B (zh) 双前驱体炭基催化剂及其制备方法、脱除甲醛和汞的应用
CN108499558A (zh) Rb离子取代OMS-2催化剂及其制备方法和应用

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant